NO164121B - Sikkerhetsanlegg for et neddykket boringsbroennehode. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et sikkerhetsanlegg for beskyttelse av mannskap, utstyr og omgivelser i tilfelle utblåsning under boringen av en undervannsbrønn. Den angår sær-lig boring fra en flytende borerigg på dypt vann og hvor utbed-ring ved hjelp av undervannsutstyr er utelukket. Det er under slike omstendigheter nødvendig å anordne et sikkerhetsanlegg som kan aktiveres hurtig og pålitelig fra den flytende borerigg eller et hjelpefartøy i tilfelle svikt i det konvensjonelle sikkerhetsutstyr såsom enheter (BOP) for stengning av brønnen eller styreorganer for slike enheter.

Ifølge oppfinnelsen er det skaffet til veie et sikkerhetsanlegg for et undervanns brønnhode og omfattende minst én brønnstengeenhet (BOP) på oversiden av et foringsrøroppheng, og dette sikkerhetsanlegg er kjennetegnet ved en nødenhet som består av en brønnstengeinnretning og et injeksjonsrør som munner ut i brønnhodet mellom BOP-enheten og opphenget og er forbundet med et sideplassert fluidinnløp for et styrefluid beregnet for brønnstengeinnretningen og for injeksjonsrøret,

en gjéninnføringskonstruksjon som er beregnet på anbringelse på havbunnen i en avstand fra brønnhodet og som er utstyrt med en første innføringstrakt for opptak utvendig av et tilførsels-utstyr for styrefluid, og en fleksibel rørledning for forbindelse ved sin første ende med en første innføringstrakt og ved sin andre ende med innløpet.

Anlegget kan betjenes fra en flytende borerigg eller et hjelpefartøy ved nedsenkning av utstyr som kobles til den såkalte gjéninnføringskonstruksjon. Dennes plassering er valgt tilstrekkelig langt, f.eks. ca. 200 m, fra brønnhodet og på oppstrømssiden av dette i forhold til de fremherskende hav-strømmer på stedet, slik at konstruksjonen ikke forstyrres i tilfelle utblåsing i brønnen.

Det sideplasserte innløp i nødenheten er fortrinnsvis koblet via en første ventil til organer for styring av stengeinnretningen, og via en andre ventil til injeksjonsrøret, idet innstillbare stengeorganer sikrer åpning av den andre ventil ved et intervensjons- eller styrefluidtrykk som er større enn et innstilt terskeltrykk, under hvilket den første ventil allerede er åpen.

Nødenheten kan inkludere minst én hydraulisk akkumulator forbundet med organene for styring av stengeinnretningen, ved hjelp av en ventil styrt ved lydoverføring fra overflaten.

For å garantere større sikkerhet er nødenheten fortrinnsvis sveiset til foringsrøropphenget. Nødenheten består fortrinnsvis av komponenter sveiset til hverandre uten noen skjøt som risikerer å bevirke lekkasjer.

Gjéninnføringskonstruksjonen omfatter fortrinnsvis en vinsj med en oppviklingstrommel for den fleksible rørled-ning, en dreibar skjøt anbragt på trommelens dreietapp for å skaffe en forbindelse mellom den første innføringstrakt og den første ende av den fleksible rørledning, en andre innførings-trakt festet til den andre ende av den fleksible rørledning og for inngrep av gripe/løfteorganer, og en kapsling for midlertidig opptak av den andre ende, idet det sideplasserte innløp og den andre ende er forsynt med komplementære forbin-dende komponenter som danner en automatisk kobling.

Gjéninnføringskonstruksjonen kan inkludere en hydraulisk motor for å dreie trommelen i en retning som bevirker oppvikling av den fleksible rørledning, og en tredje inn-føringstrakt forbundet innvendig med den hydrauliske motor og konstruert for å ta imot utvendig et håndteringsutstyr.

I det følgende skal beskrives nærmere en utførelse av oppfinnelsen som et rent eksempel under henvisning til teg-ningene, hvor fig. 1 er et oppriss og delvis snitt av en ut-førelse av en nødenhet i et sikkerhetsanlegg i samsvar med oppfinnelsen og det foringsrøroppheng som opptar nødenheten, fig. 2 er et tilsvarende riss som fig. 1, hvor nødenheten og opphenget danner et sveiset utstyr, fig. 3 er et skjematisk riss av visse hydrauliske forbindelser innenfor nødenheten, fig. 4 er et oppriss av en utførelse av en gjeninnføringskon-struksjon for et sikkerhetsanlegg i samsvar med foreliggende oppfinnelse, fig. 5 er et planriss av konstruksjonen på fig. 4, fig. 6 viser i perspektiv gjéninnføringskonstruksjonen anbragt på havbunnen under - et skip på overflaten og eh streng av st/enger forsynt med et gripeverktøy for inngrep med den fleksible rørledning i gjéninnføringskonstruksjonen, fig. 7 viser i perspektiv hele sikkerhetsanlegget i løpet av den tid hvor enden av den fleksible rørledning bringes mot nødenheten,

fig. 8 er et perspektivriss av sikkerhetsanlegget under boring, fig. 9 er et perspektivriss av gjéninnføringskonstruksjonen under tilførselen av intervensjonsfluid , og fig. 10 er et perspektivriss av gjéninnføringskonstruksjonen under dennes oppstigning til overflaten ved slutten av boringen.

På fig. 1 og 2 er vist en brønn 1 som bores i havbunnen 2 og er utstyrt med en første foring 3 i form av et foringsrør som ved sin øvre ende bærer en fundamentplate 4

og en tilbakevendings- eller gjeninnføringstrakt 5, og en andre foring 6 også i form av et foringsrør og med mindre dia-meter enn den første foring. Den andre foring 6 er øverst forbundet med et foringsrøroppheng 7.

En nødenhet 8 som utgjør en del av oppfinnelsens sikkerhetsanlegg er montert på opphenget 7. I utførelsen vist på fig. 1 er enheten 8 festet på dette med et forbindelses-stykke 9, men i utførelsen vist på fig. 2 er nødenheten 8 sveiset til opphenget 7 og senket ned på brønnen sammen med foringen 6.

Nødenheten 8 omfatter en stengeinnretning 10 med en skjæravstenger for bbrestrengen, og denne avstenger er beregnet på å stenge den sentrale aksiale boring 11 gjennom innretnin-gen i tilfelle svikt i de konvensjonelle beskyttelsesorganer, og et injeksjonsrør 12 som munner ut i den sentrale boring 11 på undersiden av stengeinnretningen 10 for injisering i brøn-nen 1 av en utblåsningsstoppende væske såsom boreslam eller sement.

Stengeinnretningen 10 kan lukkes av en hydraulisk jekk 13 som drives på én av to måter slik som vist på fig. 3, enten fra én eller et batteri av oljepneumatiske akkumula-torer 14 anordnet i nødenheten 8 og på forhånd ladet ved overflaten, eller fra det sideplasserte innløp 15 for styrefluid. Alle de hydrauliske forbindelser er fortrinnsvis sveiset.

Jekken 13 er hydraulisk tilkoblet ved hjelp av et rør 16 til ett eller flere første, hydrauliske akkumulator-kammere 17, idet det ene eller hvert kammer 17 er fylt med olje og skilt med en ugjennomtrengelig membran 18 fra et andre akkumulatorkammer 19 for trykkgass. En trykkstyrt kretsvelger 20 kobler røret 16 via et rør 21 til kammeret 17 og omfatter en solenoidventil 22 styrt av en akustisk enhet i form av en hydrofon 23 som på sin side mottar instruksjoner i form av kodede lydbølger.

Røret 16 er også via kretsvelgeren 20 og et rør 24 tilkoblet en energioverføringsflaske 28 og et første olje-fylt kammer 25 i denne. Dette kammer er adskilt med en ugjennomtrengelig membran 26 fra et andre kammer 27 som står i forbindelse med innløpet 15 via et rør 29 og et rør 30 som er utstyrt med en innstillbar trykkreduksjonsventil 31 med innebyg-get tilbakeslagsventil. Trykkreduksjonsventilen 31 står i forbindelse med kammeret 27 via et rør 32 med en kalibrert ventil 33. Røret 30 føres også til et rør 34 som fører til aktivato-rer 35 for ventiler 36 anordnet sammen med en kalibrert tilbakeslagsventil 37,mellom injeksjonsrøret 12 og røret 29 fra innløpet 15. Ventilene 36 åpner ved et trykk som ligger godt over det innstilte grensetrykk for trykkreduksjonsventilen 31, men ventilenes 36 åpningstrykk ligger likevel under det innstilte kalibreringstrykk for tilbakeslagsventilen 37. Ventilene 36 stenger når trykket faller i røret 30. Ventilene 33 og 37 og trykkreduksjonsventilen 31 kan erstattes av en differensial-trykkregulator som da kunne tilføre styrefluid kontinuerlig til flasken 28, deretter til ventilaktivatorene og senere til in-jeksjonsrøret 12, mens det sikres at ventilene 36 stenger som følge av manglende trykk.

Som det vil fremgå av det følgende kan det sideplasserte innløp 15 tilkobles en fleksibel rørledning som tilfører sikkerhetsanlegget styrefluid eller intervensjonsvæske i tilfelle utblåsning. Innløpet er fylt med vann når sikkerhetsanlegget er uvirksomt, slik at røret 30 først mottar bare vann og ikke utblåsningshindrende boreslam eller sement, mens in-jeksjonsrøret 12 mottar først vann og så slam eller sement. Fig. 1 og 2 viser enden av en borestreng 38 for senking av enheten 8 eller utstyret bestående av enheten 8 og foringsrøret 6, ned på brønnen 1. Fig. 4 og 5 viser en gjéninnføringskonstruksjon 39 bestående av et rammeverk 40 som bærer en første innførings-trakt 41 forbundet med en rørledning 42 utstyrt med en tilbakeslagsventil 43 og som ender i den faste del av en drei^bar skjøt 44 montert på dreietappen for en trommel 45 til en vinsj 46. En fleksibel rørledning 47 er viklet opp på trommelen og er ved en første ende (ikke vist på fig. 4 og 5) forbundet med den dreibare del av den dreibare skjøt 44 og er ved sin andre, frie ende 49 mekanisk forbundet med en andre innføringstrakt 50 og hydraulisk med hylsedelen 51 (ikke vist på fig. 4 og 5) i en hydraulisk kobling hvis komplementære tappformede del består av innløpet 15 på nødenheten 8. Hylsedelen 51 av koblingen, som kan ses på fig. 7, hviler midlertidig på en. kapsling 52 båret av rammeverket 40 som det fremgår av fig. 4. Trommelen 45 kan drives med dreiebevegelse ved hjelp av en hydraulisk motor 53 som er vist på fig. 5.

Som det kan ses på fig. 5 bærer rammeverket 4 0 en tredje trakt 54 som fastholdes på rammeverket av skjærstif-ter, er festet til heisestropper 55 og har en hydraulisk til-kobling (ikke vist) som er forbundet ved hjelp av en fleksibel rørledning 56 med den hydrauliske motor 53. Det er således mulig ved hjelp av et håndteringsutstyr både å løfte gjén-innføringskonstruks jonen 39 og drive den hydrauliske motor 53 for å vikle opp den fleksible rørledning 47 på trommelen 40.

Det skal nå forklares hvordan gjéninnførings-konstruks jonen og den fleksible rørledning kan anbringes på plass.

Gjéninnføringskonstruksjonen 39 senkes sammen med den fleksible rørledning 47 viklet opp på trommelen 5, ved hjelp av ehstreng av stenger (ikke vist) for å anbringe den på havbunnen 2 på det utvalgte sted (fig. 6) . Når konstruksjonen 39 er anbragt på havbunnen 2 som vist på fig. 6, blir en streng 58 av stenger og som ved sin nedre ende bærer en mekanisk kobling 59 konstruert for inngrep med den andre inn-føringstrakt 50, senket fra et boreskip 57. Strengen 58 er komplettert med konvensjonelt utstyr såsom styreorganer for gjeninnføring, sveipende avsøkingsapparater, televisjons-kameraer, en kort forbindelse med siderettede perforeringer som gjør det mulig å styre på plass strengen ved hjelp av siderettet reaksjonsvirkning, idet et fluid under trykk sirkuleres i stengene i denne streng, og et inklinometer.

Etter at koblingen 59 har fått inngrep med den andre innføringstrakt 50 løftes strengen 58 noe og skipet 57 føres deretter fremover mot et.punkt vertikalt over nødenheten 8 (fig. 7), mens den fleksible rørledning 47 vikles gradvis ut. Strengen 58 senkes gradvis igjen under denne forflytting for

å anbringe den fleksible rørledning 47 på havbunnen 2 som vist på fig. 7. Når strengen 58 er rett over nødenheten 8, kobles hylsedelen 51 til det sideplasserte innløp 15, idet de to kob-lingsdeler automatisk låses under anvendelse av et kjent kob-lingssystem som tillater frigjøring ved slutten av boringen ved hjelp av en kjent fremgangsmåte, såsom relativ dreining, frigjøring av en kule eller overføring av trykkfluid, av-hengig av den type kobling som er valgt.

Strengen 58 løftes deretter til overflaten og sikkerhetsanlegget er klart for drift. Fig. 8 viser hele anlegget etter at de konvensjonelle brønnstengeenheter (BOP) 60 er senket ned på nødenheten 8 og etter at forbindelse med skipet 57 er opprettet ved hjelp av en rørledningsforlengelse som kalles et stigerør 61 og et nedre rørforlengelsesutstyr 62. Brønnstengeenheten (BOP) 60 er forbundet med nødenheten 8 ved hjelp av en kobling som ikke er vist fordi den er av en konvensjonell type identisk med håndteringskoblingen 63 vist på fig. 1 nederst på borestrengen 38.

Den fremgangsmåte som nettopp er beskrevet for anbringelse på plass, kan selvsagt modifiseres. Det ville f.eks. være mulig å senke nødenheten 8 og gjeninnføringskonstruk-sjonen 39 samtidig ned til bunnen, idet koblingsdelen 15 og 51 på forhånd og ved overflaten er brakt i inngrep og låst. I dette tilfelle kunne gjéninnføringskonstruksjonen senere bli forskjøvet under vann for å bli brakt til den ønskede stilling på havbunnen, mens den fleksible rørledning 47 gradvis ble viklet ut som i den ovenfor beskrevne fremgangsmåte.

En annen fremgangsmåte kunne omfatte senking av konstruksjonen 39 i enden av en streng av stenger og forbindelse av hylsedelen 51 med den tappformede del med det sideplasserte innløp 15 på nødenheten 8 som ville være senket ned på forhånd. Konstruksjonen 39 ville deretter bli forskjøvet under vann som i den foregående fremgangsmåte, for å vikle ut den fleksible rørledning 47 og anbringe denne på havbunnen 2

og så senke konstruksjonen 39 ned på bunnen 2.

Hvis en utblåsning finner sted og brønnens stengeenheter (BOP) 60 bryter sammen, lukkes først stengeinnretningen 10 ved hjelp av et spesielt lydstyresystem konstruert for styring av hydrofonen 23.

Hvis denne styring på sin side er defekt og/eller hvis brønnen må "drepes",senkes et tilførselsutstyr 64 ned på den første innføringstrakt 41 som vist på fig. 9, hvorved det blir mulig å føre inn en væske under trykk, såsom boreslam eller sement. Den nedre ende av tilførselsutstyret 64 bærer en koblingsdel som er komplementær til en annen koblingsdel festet i trakten 41, idet koblingen dannet på denne måte automatisk kan låses og frigjøres, styrt på kjent måte.

Tilførselen av en væske under trykk, såsom tungt boreslam eller sement, til utstyret 64 bevirker først over-føring til jekken 13 av tilstrekkelig trykk til å lukke stengeinnretningen 10, og deretter, når trykket overstiger de gitte terskelverdier for åpning av ventilen 37 og ventilene 36, be-virkes injeksjon i brønnen, først av vannet i den fleksible rørledning 47 og utstyret 64 og deretter av boreslam eller sement.

Når boringen er avsluttet frigjøres forbindelsen mellom innløpet 15 og hylsedelen 51, og koblingen 65 i et håndteringsutstyr 66 føres inn i den tredje trakt 54 i gjén-innføringskonstruks jonen. Koblingen låses automatisk til trakten 54 og et trekk kan deretter utøves på utstyret 66 for å skjære av stiftene som holder fast trakten 54 på rammeverket 40, slik at utstyret 66 deretter trekker opp gjéninnførings-konstruks jonen 39 ved hjelp av løftestroppene 55 som vist på fig. 10. Under hevingen av konstruksjonen 39 til overflaten føres et trykkfluid inn i utstyret 66 for å drive den hydrauliske motor 53 og vikle opp den fleksible rørledning

47 på trommelen 45.

Claims (6)

1. Sikkerhetsanlegg for et undervanns brønnhode og omfattende minst én brønnstengeenhet (BOP) (60) på oversiden av et foringsrøroppheng (7), KARAKTERISERT VED en nødenhet (8) som består av en brønnstengeinnretning (10) og et injeksjons-rør (12) som munner ut i brønnhodet mellom BOP-enheten (60) og opphenget (7) og er forbundet med et sideplassert fluidinnløp (15) for et styrefluid beregnet for brønnstengeinnretningen (10) og for injeksjonsrøret (12) , en gjeninnføringskonstruk-sjon (39) som er beregnet på anbringelse på havbunnen (2) i en'avstand fra brønnhodet og som er utstyrt med en første innfør-ingstrakt (41) for opptak utvendig av et tilførselsutstyr (64) for styrefluid, og en fleksibel rørledning (47) for forbindelse ved sin første ende med den første innføringstrakt (41) og ved sin andre ende (49) med innløpet (15).

2. Anlegg ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at innløpet (15) i nødenheten (8) via en første ventil (31) er forbundet med organer (13) for styring av stengeinnretningen (10) og via en andre ventil (36) er forbundet med injeksjonsrøret (12), idet innstillbare stengeorganer (37) bevirker åpning av den andre ventil (36) når styrefluidtrykket overstiger et terskeltrykk, under hvilket den første ventil (31) allerede er åpen.

3. Anlegg ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at nødenheten (8) omfatter minst én hydraulisk akkumulator (14) forbundet med organene (13) via en ventil (22) styrt ved lyd-overføring ved hjelp av en akustisk enhet (23).

4. Anlegg ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at nødenheten (8) er sveiset til foringsrør-opphenget (7).

5. Anlegg ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at gjéninnføringskonstruksjonen (39) omfatter en vinsj (46) med en oppviklingstrommel (45) for den fleksible rørledning (47), en dreibar skjøt (44) anordnet på trommelens (45) dreietapp og som forbinder den første innførings-trakt (41) med den første ende av rørledningen (47) , en andre innføringstrakt (50) forbundet med den andre ende (49) av rør-ledningen (47) og innrettet for å kunne gripes av gripe/løfte-organer (58, 59), og en kapsling (52) for midlertidig opptak av rørledningens (47) andre ende (49), idet denne og innløpet (15) er innrettet for automatisk innbyrdes forbindelse.

6. Anlegg ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at gjéninn-føringskonstruks jonen (39) omfatter en hydraulisk motor (53) for å dreie trommelen (45) slik at rørledningen (47) vikles på, og en tredje innføringstrakt (54) forbundet innvendig med motoren (53) og for opptak utvendig av et håndteringsutstyr (36).